IMRAM

Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

東北大学
多元物質科学研究所

LAST UPDATE 2021/05/04

  • 研究者氏名
    Researcher Name

    木村宏之　Hiroyuki KIMURA
    教授　Professor

  • 所属
    Professional Affiliation

    東北大学多元物質科学研究所
    Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

    計測研究部門　構造材料物性研究分野
    Division of Measurements, Structural Physics and Crystal Physics

  • 研究キーワード
    Research Keywords

    単結晶精密結晶構造解析
    構造物性
    中性子・放射光・X線回折，散乱分光
    誘電体，磁性体，マルチフェロイック物質
    Precise single crystal structure analysis
    Structural science
    Neutron-, synchrotron-, X-ray diffraction and spectroscopy
    Dielectric materials, Magnetic materials, Multiferroics
研究テーマ
Research Subject
中性子・放射光・X 線の相補利用による機能性物質の構造物性研究
Structural science of materials by a complementally use of neutron, SOR, and X-ray

研究の背景 Background

物質が示す様々な巨視的現象は，物質中のミクロな原子配列により発現します．原子配列とは，原子核が持つ格子というフレームワークにおける，電子が持つ電荷・スピン・軌道自由度の供奏と競合により決まるそれぞれの配列を意味します．電荷・スピン・軌道の複合自由度が生み出す様々な交差相関現象による新しいミクロな物性と，それらが示す巨視的現象を利用した機能性物質の開発が盛んに行われています．

Macroscopic phenomena of various materials are governed by microscopic atomic arrangements, which is realized by cooperation and competition of a charge, spin, and orbital degree of freedom based on a crystal lattice. Exploring novel microscopic properties associated with various cross correlation phenomena generated by multiple degree of freedom of charge, spin, and orbital and their applications have been intensively studied.

研究の目標 Outcome

物質中の電荷・スピン・軌道自由度の供奏・競合は，価電子分布の変化として現れます．私たちは，固体中の全原子核密度・全電子密度を得る手法として普及している中性子・放射光・X線結晶構造解析手法を更に高精度化する事で，全電子密度中の，価電子分布の僅かな変化を抽出し，電荷・スピン・軌道状態の直接的に可視化する事を目指しています．

Cooperation and competition of a charge, spin, and orbital degree of freedom can be observed as change of a valence electron distribution. We have developed a methodology of neutron, SOR, and X-ray structure analyses for detecting a tiny change of valence electron distribution, which visualizes a charge, spin, and orbital states in materials.

研究図Research Figure

Fig.1. Nuclear density distribution and differential electron density distribution of Me-HPLN molecule. Fig.2. Visualization of 3d-electron orbital in YTiO3.

文献 / Publications

Phys. Rev. B 88, 140403(R) (2013)., Phys. Rev. 88, 060103(R) (2013).(Editor’s Suggestion & Viewpoint in Physics),
Phys. Rev. B 88, 104414 (2013). (Editor’s Suggestion)

研究者HP